大柳樹水利樞紐對寧蒙河段防凌影響數值模擬

呂歲菊　馮民權

摘要：黃河寧蒙河段凌汛期封河自下而上，開河自上而下，容易形成冰塞壅水，導致冰凌災害。采用一維、二維水溫數學模型模擬計算了冬季三種不同氣象條件下擬建大柳樹水庫運用后下游寧蒙河段沿程水溫分布及結冰點的位置。由計算結果可知：在正常氣溫、熱型氣溫、寒冷氣溫條件下，初始結冰點的位置分別距離大柳樹水庫壩址320.4、331.6、276.5 km。預計大柳樹水庫建成后，寧夏河段將成為不封凍河段，青銅峽水庫庫尾冰塞現象不再出現，石嘴山至烏海段冰塞問題基本緩解。零溫斷面位置將下移到石嘴山至磴口之間，距大柳樹水庫壩址約320 km。

關鍵詞：大柳樹水利樞紐；數值模擬；水溫；防凌；寧蒙河段

1研究背景

擬建的大柳樹水利樞紐位于甘肅省與寧夏回族自治區接壤的黃河干流黑山峽的出口處，庫區總長度185 km，水位天然落差約137 m，總庫容110億m3，通過控制下泄流量，可使寧蒙河段防洪標準由現狀的20-50 a一遇提高到100 a一遇，并可有效解決寧蒙河段的凌汛問題。劉家峽水庫運用后，加強了水庫的防凌調度運用，調節水量使凌汛期封河流量增大，提高了冰下過流能力：封凍期河道保持比較平穩而逐步減小的流量過程，且在開河前夕進一步削減下泄流量，減輕了開河期凌情災害。圖1為1990-1991年度、2002-2003年度整個冰期（11月-次年3月）蘭州、石嘴山和頭道拐3個水文站的下泄流量變化過程。

由圖1可以看出：蘭州站11月份下泄流量較大，逐旬遞減約150 m3/s；12月一次年2月，逐旬流量又有所減小，有利于槽蓄水量提前釋放；3月上、中旬流量減小較多。對緩解開河期防凌形勢具有重要作用，3月下旬開河以后，流量有所回升。在整個冰期（11月-次年3月）調度過程中，下泄流量逐句減小避免了冰期流量變化較大造成的不利凌情形勢。石嘴山站11月上、中旬流量明顯小于以后各月的流量。寧夏冬灌引水流量大，致使內蒙古河段流量減小，恰好這一時段是內蒙古河段封河時問，將出現寧夏引水冬灌過程中內蒙古段小流量封河，而封河后遇寧夏冬灌結束，內蒙古河段流量增大，導致冰塞壅水，槽蓄水量增大，造成災害。